(57)【要約】【課題】発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を提供する。【解決手段】面発光レーザ素子は、反射層１０７と、選択酸化層１０８とを備える。反射層１０７は、共振器スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５からなる共振器１２０に接して設けられる。そして、反射層１０７は、低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２とを交互に積層した積層構造からなる。低屈折率層１０７１は、Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層１０７２は、（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。選択酸化層１０８は、反射層１０７の低屈折率層１０７１中に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられ、ｐ型半導体層からなる反射層と、
前記反射層中に設けられた選択酸化層とを備え、
前記反射層は、第１および第２の半導体層を相互に接するように積層した積層構造からなり、
前記第１の半導体層は、第１の屈折率を有し、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９＜ｘ＜１）からなり、
前記第２の半導体層は、前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有し、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなる、面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記選択酸化層は、前記第２の半導体層に配置される、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記選択酸化層は、前記第２の半導体層のうち、前記活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される、請求項２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記選択酸化層は、前記第１の半導体層に配置される、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
前記選択酸化層は、前記第１の半導体層のうち、前記活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される、請求項４に記載の面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記選択酸化層は、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に配置される、請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記選択酸化層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ≦１）からなる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
前記第１の半導体層の価電子帯と前記第２の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、所定値以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の面発光レーサ素子。
【請求項９】
前記第１の半導体層の価電子帯と前記第２の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、略零である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の面発光レーサ素子。
【請求項１０】
基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられ、ｎ型半導体層からなる反射層とを備え、
前記反射層は、
第１の屈折率を有し、ＡｌＧａＡｓ系の材料からなる第１の半導体層と、
前記第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有し、ＡｌＧａＡｓ系の材料からなる第２の半導体層とを含み、
前記第１の半導体層の伝導帯と前記第２の半導体層の伝導帯との間のエネルギー不連続量は、略零である、面発光レーザ素子。
【請求項１１】
前記共振器を中心にして前記反射層の反対側に設けられたもう１つの反射層と、
前記もう１つの反射層中に設けられた選択酸化層とをさらに備え、
前記もう１つの反射層は、
前記共振器に接して設けられ、価電子帯のエネルギー不連続量が略零である２種のｐ型半導体層からなる第１の反射層と、
前記共振器から前記第１の反射層よりも遠い位置に設けられ、２種のｐ型半導体層からなる第２の反射層とを含み、
前記選択酸化層は、前記第１の反射層中に設けられる、請求項１または請求項１０に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１２】
基板上に設けられ、活性層を含む共振器と、
前記共振器に接して設けられた反射層とを備え、
前記反射層は、前記活性層において発振する発振光の電界の定在波分布の腹に対応する第１の領域と、前記第１の領域以外の第２の領域とを含み、
前記反射層を構成する２種の半導体層のバンドのエネルギー不連続量は、略零であり、
前記第１の領域におけるドーピング量は、前記第２の領域におけるドーピング量よりも少ない、面発光レーザ素子。
【請求項１３】
前記反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｐ型半導体からなる、請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１４】
前記反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｎ型半導体からなる、請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１５】
前記反射層は、
前記共振器の一方側に接して形成された第１の反射層と、
前記共振器の他方側に接して形成された第２の反射層とを含み、
前記第１の反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｐ型半導体からなり、
前記第２の反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｎ型半導体からなる、請求項１２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１６】
基板と、
前記基板上に設けられた複数の面発光レーザ素子とを備え、
前記複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子からなる、面発光レーザアレイ。
【請求項１７】
書き込み光源を備え、
前記書き込み光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる、電子写真システム。
【請求項１８】
光源を備え、
前記光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる、光インターコネクションシステム。
【請求項１９】
光源を備え、
前記光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる、光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光レーザ素子、それを備えた面発光レーザアレイ、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた電子写真システム、面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光インターコネクションシステムおよび面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板面に対して垂直な方向に出力が得られる面発光型半導体素子として面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）および共振器共振型面発光ダイオード素子（ＲＣＬＥＤ）が知られている。
【０００３】
これらの面発光素子は、たとえば、（多重）量子井戸構造等からなる活性層と、この活性層の両側に設けられた共振器スペーサー層と、さらに、共振器スペーサー層の両側に設けられた１対の分布ブラッグ反射器とから構成される。そして、１対の分布ブラッグ反射器は、ｐ型の不純物がドーピングされたｐ型分布ブラッグ反射器と、ｎ型の不純物がドーピングされたｎ型分布ブラッグ反射器とからなる。
【０００４】
１対の分布ブラッグ反射器の外側には電極が設けられており、この電極に電圧を印加することによって、キャリア（正孔および電子）が活性層へ注入され、発光再結合により発光またはレーザ発振が生じる。
【０００５】
面発光レーザ素子は、特に、レーザ発振方向における利得領域（活性層）の厚さが薄いので、発振を得るためには、９９％以上の高い反射率を有する共振器ミラーを活性層の両側に配置する必要があり、そのようなミラーとして分布ブラッグ反射器が好適である。
【０００６】
分布ブラッグ反射器は、屈折率が異なる２種の半導体層を対象とする波長（λ）に対し、λ／４ｎ（ｎは半導体層の屈折率）の厚さに交互に積層して構成されており、光波の多重反射によって高い反射率を得ることができる。この場合、２種の半導体層の屈折率差が大きく、また、その積層数が多い程、高い反射率を得ることができる。
【０００７】
分布ブラッグ反射器の構成としては、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いたものが広く知られており、発振光の吸収を防ぐために発振波長に応じて透明となる半導体材料を用いて構成される。たとえば、Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ／ＧａＡｓからなる活性層と、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓからなる分布ブラッグ反射器とを備える９８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子が知られている（非特許文献１）。
【０００８】
非特許文献１に記載された例では、ＡｌＧａＡｓ系材料の中で最も屈折率差が大きくとれる組み合わせとなっており、高い反射率を得るのに好ましい組み合わせである。
【０００９】
しかし、一般に、同種の半導体材料において、その屈折率は、直接遷移におけるバンドギャップエネルギーと対応関係にあり、屈折率差が大きくなる組み合わせ程、バンドギャップエネルギー不連続量が大きくなる傾向がある。
【００１０】
バンドギャップエネルギーの異なる２種の半導体層の界面では、各バンド（伝導帯、価電子帯）のバンド不連続に起因したポテンシャル障壁が形成され、キャリアの導通が妨げられるので高抵抗となる問題がある。特に、ｐ型半導体材料では、抵抗の増加が顕著であり、ｐ型分布ブラッグ反射器における直列抵抗によって素子が高抵抗となる問題がある。
【００１１】
この高抵抗化を抑制する方法として、分布ブラッグ反射器を構成する２種の半導体層の界面に、中間層または組成傾斜層等のヘテロスパイク緩衝層を設けることが知られている。
【００１２】
ここで、中間層とは、分布ブラッグ反射器を構成する２種の半導体層の間の組成を有する層である。また、組成傾斜層とは、２種の半導体層のうち、一方から他方へ半導体層の組成を次第に変化させた層であり、これらを設けることによってヘテロ界面におけるポテンシャル障壁の発生を抑制できることが知られている。
【００１３】
非特許文献１に記載された素子では、ｐ型分布ブラッグ反射器の低抵抗化の為に、上記のヘテロスパイク緩衝層を設ける構成が採用されている。また、ヘテロ界面における不純物ドーピング濃度を高濃度にする構成も採用されている。
【００１４】
上述したように、一般的に、分布ブラッグ反射器は、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いて構成されることが多いが、この他にも、ＡｌＧａＩｎＰ材料が用いられる。たとえば、発光波長が６１０ｎｍである共振器共振型面発光ダイオード素子において、基板側に設けられた分布ブラッグ反射器をＡｌＧａＩｎＰ材料、出射側の分布ブラッグ反射器をＡｌＧａＡｓ系材料によって構成した例が知られている（特許文献１）。
【００１５】
また、ＡｌＧａＩｎＰ材料とＡｌＧａＡｓ材料との価電子帯エネルギーと伝導帯エネルギーとに注目し、それぞれのバンドにおいて、２種の混晶の価電子帯エネルギー不連続量および伝導帯エネルギー不連続量が小さくなる組成を組み合わせて、急峻なヘテロ界面でありながら、電気抵抗が小さいｐ導電型およびｎ導電型の半導体分布ブラッグ反射器も知られている（非特許文献２）。
【００１６】
より具体的には、非特許文献２では、ＡｌＧａＩｎＰを高屈折率材料、ＡｌＧａＡｓを低屈折率材料として、ガスソース分子線エピタキシー法を用いて、６３８ｎｍをピーク反射波長とする（Ａｌ０．２７Ｇａ０．７３）０．５２Ｉｎ０．４８Ｐ／Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを対としたｐ導電型分布ブラッグ反射器と、６５６ｎｍをピーク反射波長とする（Ａｌ０．１９Ｇａ０．８１）０．５２Ｉｎ０．４８Ｐ／ＡｌＡｓを対としたｐ導電型分布ブラッグ反射器との作製が記載されている。
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ，  Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．１１，１９９５，ｐｐ．１２３４．
【非特許文献２】Ａｐｐｌｉｅｄ  ｐｈｙｓｉｃｓ  ｌｅｔｔｅｒｓ  ｖｏｌ．７４，ｐｐ．３７５９，１９９９．
【特許文献１】特開２００２−２０４０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、従来の分布ブラッグ反射器では、抵抗を低減するために組成傾斜層を設け、ドーピング濃度を高濃度とする構成が採用されているため、発振した発振光が分布ブラッグ反射器によって吸収されるという問題がある。
【００１８】
また、非特許文献２では、活性層へ注入する電流を制限する選択酸化層を設ける具体的な構成については、何も開示されていない。
【００１９】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を提供することである。
【００２０】
また、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを提供することである。
【００２１】
さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真システムを提供することである。
【００２２】
さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光インターコネクションシステムを提供することである。
【００２３】
さらに、この発明の別の目的は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層と、選択酸化層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられ、ｐ型半導体層からなる。選択酸化層は、反射層中に設けられる。そして、反射層は、第１および第２の半導体層を相互に接するように積層した積層構造からなる。第１の半導体層は、第１の屈折率を有し、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９＜ｘ＜１）からなる。第２の半導体層は、第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有し、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなる。
【００２５】
好ましくは、選択酸化層は、第２の半導体層に配置される。
【００２６】
好ましくは、選択酸化層は、第２の半導体層のうち、活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される。
【００２７】
好ましくは、選択酸化層は、第１の半導体層に配置される。
【００２８】
好ましくは、選択酸化層は、第１の半導体層のうち、活性層において発振した発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に配置される。
【００２９】
好ましくは、選択酸化層は、第１の半導体層と第２の半導体層との間に配置される。
【００３０】
好ましくは、選択酸化層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ≦１）からなる。
【００３１】
好ましくは、第１の半導体層の価電子帯と第２の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、所定値以下である。
【００３２】
好ましくは、第１の半導体層の価電子帯と第２の半導体層の価電子帯との間のエネルギー不連続量は、略零である。
【００３３】
また、この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられ、ｎ型半導体層からなる。反射層は、第１および第２の半導体層を含む。第１の半導体層は、第１の屈折率を有し、ＡｌＧａＡｓ系の材料からなる。第２の半導体層は、第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有し、ＡｌＧａＡｓ系の材料からなる。そして、第１の半導体層の伝導帯と第２の半導体層の伝導帯との間のエネルギー不連続量は、略零である。
【００３４】
好ましくは、面発光レーザ素子は、もう１つの反射層と、選択酸化層とをさらに備える。もう１つの反射層は、共振器を中心にして反射層の反対側に設けられる。選択酸化層は、もう１つの反射層中に設けられる。そして、もう１つの反射層は、共振器に接して設けられ、価電子帯のエネルギー不連続量が略零である２種のｐ型半導体層からなる第１の反射層と、共振器から第１の反射層よりも遠い位置に設けられ、２種のｐ型半導体層からなる第２の反射層とを含む。選択酸化層は、第１の反射層中に設けられる。
【００３５】
さらに、この発明によれば、面発光レーザ素子は、共振器と、反射層とを備える。共振器は、基板上に設けられ、活性層を含む。反射層は、共振器に接して設けられる。反射層は、活性層において発振する発振光の電界の定在波分布の腹に対応する第１の領域と、第１の領域以外の第２の領域とを含む。そして、反射層を構成する２種の半導体層のバンドのエネルギー不連続量は、略零である。また、第１の領域におけるドーピング量は、第２の領域におけるドーピング量よりも少ない。
【００３６】
好ましくは、反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｐ型半導体からなる。
【００３７】
好ましくは、反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｎ型半導体からなる。
【００３８】
好ましくは、反射層は、第１および第２の反射層を含む。第１の反射層は、共振器の一方側に接して形成される。第２の反射層は、共振器の他方側に接して形成される。そして、第１の反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｐ型半導体からなり、第２の反射層は、屈折率が相互に異なる２種のｎ型半導体からなる。
【００３９】
さらに、この発明によれば、面発光レーザアレイは、基板と、複数の面発光レーザ素子とを備える。複数の面発光レーザ素子は、基板上に設けられる。そして、複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子からなる。
【００４０】
さらに、この発明によれば、電子写真システムは、書き込み光源を備える。書き込み光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる。
【００４１】
さらに、この発明によれば、光インターコネクションシステムは、光源を備える。光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる。
【００４２】
さらに、この発明によれば、光通信システムは、光源を備える。光源は、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の面発光レーザ素子、または請求項１６に記載の面発光レーザアレイからなる。
【発明の効果】
【００４３】
この発明による面発光レーザ素子においては、反射層は、第１の屈折率を有し、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９＜ｘ＜１）からなる第１の半導体層と、第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率を有し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ系の材料からなる第２の半導体層とを相互に接するように積層した積層構造からなる。その結果、第１および第２の半導体層間の界面にドーピングしなくても反射層の抵抗は低減される。
【００４４】
したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。
【００４５】
また、この発明による面発光レーザ素子においては、ｎ型の反射層を構成する２種の半導体層間の伝導帯のエネルギー不連続量が略零に設定される。その結果、２種の半導体層間の界面にドーピングしなくても反射層の抵抗は低減される。
【００４６】
したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。
【００４７】
さらに、この発明による面発光レーザ素子においては、ｎ型およびｐ型の少なくとも一方の反射層において、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、その領域以外の領域におけるドーピング量よりも少ない。
【００４８】
したがって、この発明によれば、活性層で発振した発振光の吸収損失を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００５０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１による面発光レーザ素子１００は、基板１０１と、バッファ層１０２と、反射層１０３，１０７と、共振器スペーサー層１０４，１０６と、活性層１０５と、選択酸化層１０８と、コンタクト層１０９と、ＳｉＯ２層１１０と、絶縁性樹脂１１１と、ｐ側電極１１２と、ｎ側電極１１３とを備える。なお、面発光レーザ素子１００は、８５０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。
【００５１】
基板１０１は、ｎ型ガリウム砒素（ｎ−ＧａＡｓ）からなる。バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓからなり、基板１０１の一主面に形成される。反射層１０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、７４．５周期の［ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、バッファ層１０２上に形成される。
【００５２】
共振器スペーサー層１０４は、ノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなり、反射層１０３上に形成される。活性層１０５は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層１０４上に形成される。
【００５３】
共振器スペーサー層１０６は、ノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなり、活性層１０５上に形成される。反射層１０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、４７周期の［ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、共振器スペーサー層１０６上に形成される。
【００５４】
選択酸化層１０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層１０７中に設けられる。そして、選択酸化層１０８は、非酸化領域１０８ａと酸化領域１０８ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【００５５】
コンタクト層１０９は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層１０７上に形成される。ＳｉＯ２層１１０は、反射層１０３の一部の一主面と、共振器スペーサー層１０４、活性層１０５、共振器スペーサー層１０６、反射層１０７、選択酸化層１０８およびコンタクト層１０９の端面とを覆うように形成される。
【００５６】
絶縁性樹脂１１１は、ＳｉＯ２層１１０に接して形成される。ｐ側電極１１２は、コンタクト層１０９の一部および絶縁性樹脂１１１上に形成される。ｎ側電極１１３は、基板１０１の裏面に形成される。
【００５７】
そして、反射層１０３，１０７の各々は、活性層１０５で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層１０５に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【００５８】
図２は、図１に示す反射層１０３の一部の断面図である。図２を参照して、反射層１０３は、低屈折率層１０３１と、高屈折率層１０３２とを含む。低屈折率層１０３１は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層１０３２は、ｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。
【００５９】
このように、反射層１０３は、低屈折率層１０３１および高屈折率層１０３２のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【００６０】
低屈折率層１０３１は、ｄ１の膜厚を有し、高屈折率層１０３２は、ｄ２の膜厚を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層を構成する低屈折率層１０３１の膜厚ｄ１および高屈折率層１０３２の膜厚ｄ２の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝８５０ｎｍ）に対してλ／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率、以下同じ。）に設定される。
【００６１】
このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【００６２】
図３は、図１に示す活性層１０５の近傍の断面図である。図３においては、面発光レーザ素子１００の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。
【００６３】
反射層１０７は、低屈折率層１０７１と、高屈折率層１０７２とを含む。低屈折率層１０７１は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層１０７２は、ｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。そして、低屈折率層１０７１は、膜厚ｄ１を有し、高屈折率層１０７２は、膜厚ｄ２を有する。
【００６４】
このように、反射層１０７も、低屈折率層１０７１および高屈折率層１０７２のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【００６５】
面発光レーザ素子１００において、共振器スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５は、共振器１２０を構成する。共振器１２０は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が２πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。
【００６６】
また、誘導放出確率を高めるために、活性層１０５は、共振器１２０（＝共振器スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５）内における中央部に位置し、かつ、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。
【００６７】
反射層１０３，１０７は、低屈折率層１０３１，１０７１側がそれぞれ共振器スペーサー層１０４，１０６に接するように構成されており、低屈折率層１０３１，１０７１と共振器スペーサー層１０４，１０６との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。
【００６８】
また、上述したように、膜厚ｄ１またはｄ２は、発振光の位相変化量がπ／２になるように設定されるので、低屈折率層１０３１，１０７１と高屈折率層１０３２，１０７２との界面では、腹と節とが交互に現れる。
【００６９】
選択酸化層１０８は、反射層１０７において、共振器１２０（＝共振器スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５）から４周期目の低屈折率層１０７１中に設けられる。より具体的には、選択酸化層１０８は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。
【００７０】
そして、選択酸化層１０８を設けた低屈折率層１０７１の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が３π／２となる膜厚に設定される。このように、反射層１０７の構成層における発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。
【００７１】
図４は、エネルギーレベルと、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓまたは（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９ＰにおけるＡｌモル量ｘとの関係を示す図である。図４において、縦軸は、エネルギーレベルを表し、横軸は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓまたは（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９ＰにおけるＡｌモル量ｘを表す。そして、曲線ｋ１は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９ＰにおけるＡｌモル量ｘと、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線ｋ２は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓにおけるＡｌモル量ｘと、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの伝導帯のエネルギーレベルとの関係を示す。また、曲線ｋ３は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓにおけるＡｌモル量ｘと、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示し、曲線ｋ４は、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９ＰにおけるＡｌモル量ｘと、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの価電子帯のエネルギーレベルとの関係を示す。
【００７２】
ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓとｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐとを交互積層して反射層１０３を作製した場合、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓの伝導帯とｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの伝導帯とのエネルギー不連続量は、曲線ｋ１上の点Ａと曲線ｋ２上の点Ｂとのエネルギー不連続量に相当し、２６ｍｅＶである。
【００７３】
また、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓとｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐとを交互積層して反射層１０７を作製した場合、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓの価電子帯とｐ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの価電子帯とのエネルギー不連続量は、曲線ｋ３上の点Ｃと曲線ｋ４上の点Ｄとのエネルギー不連続量に相当し、５．７ｍｅＶである。
【００７４】
したがって、反射層１０３，１０７は、組成傾斜層を設けなくても、抵抗値の上昇は殆どない。その結果、反射層１０３，１０７において、低屈折率層１０３１，１０７１と高屈折率層１０３２，１０７２との界面にドーピングを行なわなくても、抵抗を低減した反射層１０３，１０７を形成でき、発振光の反射層１０３，１０７による光吸収を低減できる。
【００７５】
図５、図６および図７は、それぞれ、図１に示す面発光レーザ素子１００の作製方法を示す第１から第３の工程図である。図５を参照して、一連の動作が開始されると、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、バッファ層１０２、反射層１０３、共振器スペーサー層１０４、活性層１０５、共振器スペーサー層１０６、反射層１０７、選択酸化層１０８、およびコンタクト層１０９を基板１０１上に順次積層する（図５の工程（ａ）参照）。
【００７６】
この場合、基板１０１は、面方位が（００１）から（１１１）Ａ方向へ１５度傾斜したｎ−ＧａＡｓからなる。そして、バッファ層１０２のｎ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層１０３のｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層１０３のｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【００７７】
また、共振器スペーサー層１０４のＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層１０５のＧａＡｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００７８】
さらに、共振器スペーサー層１０６のＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、反射層１０７のｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、反射層１０７のｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびシクロペンタジフェニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を原料として形成する。
【００７９】
さらに、選択酸化層１０８のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、コンタクト層１０９のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【００８０】
その後、コンタクト層１０９の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層１０９上にレジストパターン１３０を形成する（図５の工程（ｂ）参照）。この場合、レジストパターン１３０は、１辺が２０μｍである正方形の形状を有する。
【００８１】
レジストパターン１３０を形成すると、その形成したレジストパターン１３０をマスクとして用いて、反射層１０３の一部、共振器スペーサー層１０４、活性層１０５、共振器スペーサー層１０６、反射層１０７、選択酸化層１０８およびコンタクト層１０９の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン１３０を除去する（図５の工程（ｃ）参照）。
【００８２】
この場合、ドライエッチングの進行は、プラズマ発光モニターを用いてＩｎの発光を検出すると、ドライエッチングを停止する。より具体的には、面発光レーザ素子１００においては、反射層１０３，１０７は、Ｉｎを含み、共振器スペーサー層１０４，１０６および活性層１０５は、Ｉｎを含まないため、ドライエッチングの進行とともにＩｎの発光を検出し始め、その後、Ｉｎの発光が検出されず、さらに、その後、Ｉｎの発光を再度検出し始めると、ドライエッチングを停止する。
【００８３】
次に、図６を参照して、図５に示す工程（ｃ）の後、８５℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を４２５℃に加熱して、選択酸化層１０８の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層１０８中に非酸化領域１０８ａと酸化領域１０８ｂとを形成する（図６の工程（ｄ）参照）。この場合、非酸化領域１０８ａは、１辺が３μｍである正方形からなる。
【００８４】
その後、気相化学堆積法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、試料の全面にＳｉＯ２層１１０を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のＳｉＯ２層１１０を除去する（図６の工程（ｅ）参照）。
【００８５】
次に、試料の全体に絶縁性樹脂１１１をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂１１１を除去する（図６の工程（ｆ）参照）。
【００８６】
図７を参照して、絶縁性樹脂１１１を形成した後、光出射部となる領域上に１辺が５μｍであるレジストパターンを形成し、試料の全面にｐ側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のｐ側電極材料をリフトオフにより除去してｐ側電極１１２を形成する（図７の工程（ｇ）参照）。そして、基板１０１の裏面を研磨し、基板１０１の裏面にｎ側電極１１３を形成し、さらに、アニールしてｐ側電極１１２およびｎ側電極１１３のオーミック導通を取る（図７の工程（ｈ）参照）。これによって、面発光レーザ素子１００が作製される。
【００８７】
面発光レーザ素子１００は、伝導帯のエネルギー不連続量が２６ｍｅＶであるｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓとｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐとを交互に積層した積層構造からなる反射層１０３と、価電子帯のエネルギー不連続量が５．７ｍｅＶであるｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓとｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐとを交互に積層した積層構造からなる反射層１０７とを備えるので、反射層１０３，１０７の低屈折率層１０３１，１０７１と高屈折率層１０３２，１０７２との界面にドーピングを行なわなくても低抵抗な反射層を形成できる。その結果、活性層１０５で発振した発振光の反射層１０３，１０７による光吸収を効果的に低減できる。
【００８８】
図８は、実施の形態１による面発光レーザ素子の他の概略断面図である。実施の形態１による面発光レーザ素子は、図８に示す面発光レーザ素子２００であってもよい。図８を参照して、面発光レーザ素子２００は、基板２０１と、バッファ層２０２と、反射層２０３，２０７と、共振器スペーサー層２０４，２０６と、活性層２０５と、選択酸化層２０８と、コンタクト層２０９と、ＳｉＯ２層２１０と、絶縁性樹脂２１１と、ｐ側電極２１２と、ｎ側電極２１３とを備える。なお、面発光レーザ素子２００は、７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。
【００８９】
基板２０１は、ｎ−ＧａＡｓからなる。バッファ層２０２は、ｎ−ＧａＡｓからなり、基板２０１の一主面に形成される。反射層２０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、８１．５周期の［ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、バッファ層２０２上に形成される。
【００９０】
共振器スペーサー層２０４は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、反射層２０３上に形成される。活性層２０５は、ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層２０４上に形成される。
【００９１】
共振器スペーサー層２０６は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、活性層２０５上に形成される。反射層２０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、４６周期の［ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、共振器スペーサー層２０６上に形成される。
【００９２】
選択酸化層２０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層２０７中に設けられる。そして、選択酸化層２０８は、非酸化領域２０８ａと酸化領域２０８ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【００９３】
コンタクト層２０９は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層２０７上に形成される。ＳｉＯ２層２１０は、反射層２０３の一部の一主面と、共振器スペーサー層２０４、活性層２０５、共振器スペーサー層２０６、反射層２０７、選択酸化層２０８およびコンタクト層２０９の端面とを覆うように形成される。
【００９４】
絶縁性樹脂２１１は、ＳｉＯ２層２１０に接して形成される。ｐ側電極２１２は、コンタクト層２０９の一部および絶縁性樹脂２１１上に形成される。ｎ側電極２１３は、基板２０１の裏面に形成される。
【００９５】
そして、反射層２０３，２０７の各々は、活性層１０５で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層２０５に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【００９６】
図９は、図８に示す活性層２０５の近傍の断面図である。なお、図９においては、面発光レーザ素子２００の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図９を参照して、反射層２０３は、低屈折率層２０３１と、高屈折率層２０３２とを含む。低屈折率層２０３１は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層２０３２は、ｎ−（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。
【００９７】
このように、反射層２０３は、低屈折率層２０３１および高屈折率層２０３２のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【００９８】
低屈折率層２０３１は、膜厚ｄ３を有し、高屈折率層２０３２は、膜厚ｄ４を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層２０３を構成する低屈折率層２０３１の膜厚ｄ３および高屈折率層２０３２の膜厚ｄ４の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝７８０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【００９９】
反射層２０７は、低屈折率層２０７１と、高屈折率層２０７２とを含む。低屈折率層２０７１は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層２０７２は、ｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。そして、低屈折率層２０７１および高屈折率層２０７２の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝７８０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１００】
このように、反射層２０７も、低屈折率層２０７１および高屈折率層２０７２のいずれか一方から他方へ向けて組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【０１０１】
面発光レーザ素子２００において、共振器スペーサー層２０４，２０６および活性層２０５は、共振器１４０を構成する。共振器１４０は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が２πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。
【０１０２】
また、誘導放出確率を高めるために、活性層２０５は、共振器１４０（＝共振器スペーサー層２０４，２０６および活性層２０５）内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。
【０１０３】
反射層２０３，２０７は、低屈折率層２０３１，２０７１側がそれぞれ共振器スペーサー層２０４，２０６に接するように構成されており、低屈折率層２０３１，２０７１と共振器スペーサー層２０４，２０６との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。
【０１０４】
また、上述したように、ｄ３またはｄ４は、発振光の位相変化量がπ／２になるように設定されるので、低屈折率層２０３１，２０７１と高屈折率層２０３２，２０７２との界面では、腹と節とが交互に現れる。
【０１０５】
選択酸化層２０８は、反射層２０７において、共振器１４０（＝共振器スペーサー層２０４，２０６および活性層２０５）から４周期目の低屈折率層２０７１中に設けられる。より具体的には、選択酸化層２０８は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。
【０１０６】
そして、選択酸化層２０８を設けた低屈折率層２０７１の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が３π／２となる膜厚に設定される。このように、反射層２０７の構成層における発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。
【０１０７】
図８に示す面発光レーザ素子２００は、図５から図７に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って作製される。そして、図４に示す工程（ａ）においては、バッファ層２０２のｎ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層２０３のｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層２０３のｎ−（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【０１０８】
また、共振器スペーサー層２０４のノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層２０５のＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【０１０９】
さらに、共振器スペーサー層２０６のノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、反射層２０７のｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料とし、反射層２０７のｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびシクロペンタジフェニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を原料として形成する。
【０１１０】
さらに、選択酸化層２０８のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、コンタクト層２０９のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０１１１】
その他は、工程（ａ）〜工程（ｈ）において説明したとおりである。
【０１１２】
上述したように、面発光レーザ素子２００においては、反射層２０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなる低屈折率層２０３１と、ｎ−（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる高屈折率層２０３２とを交互に積層した積層構造からなり、反射層２０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなる低屈折率層２０７１と、ｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる高屈折率層２０７２とを交互に積層した積層構造からなるので、反射層２０３の伝導帯のエネルギー不連続量は、０．９ｍｅＶであり、反射層２０７の価電子帯のエネルギー不連続量は、０．７５ｍｅＶである。その結果、反射層２０３の伝導帯のエネルギー不連続量および反射層２０７の価電子帯のエネルギー不連続量を殆ど０ｍｅＶに設定できる。
【０１１３】
その結果、反射層２０３，２０７において、低屈折率層２０３１，２０７１と高屈折率層２０３２，２０７２との界面にドーピングしなくても低抵抗な反射層２０３，２０７を形成でき、活性層２０５で発振した発振光の反射層２０３，２０７による光吸収を低減できる。
【０１１４】
なお、上記においては、面発光レーザ素子１００は、伝導帯のエネルギー不連続量が２６ｍｅＶである２種のｎ型半導体層（ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓおよびｎ−（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ）からなる反射層１０３と、価電子帯のエネルギー不連続量が５．７ｍｅＶである２種のｐ型半導体層（ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓおよびｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ）からなる反射層１０７とを備え、面発光レーザ素子２００は、伝導帯のエネルギー不連続量が約０ｍｅＶである２種のｎ型半導体層（ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓおよびｎ−（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ）からなる反射層２０３と、価電子帯のエネルギー不連続量が約０ｍｅＶである２種のｐ型半導体層（ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓおよびｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる反射層２０７とを備えると説明したが、この実施の形態１においては、これに限らず、実施の形態１による面発光レーザ素子は、伝導帯のエネルギー不連続量が６２ｍｅＶ以下である２種のｎ型半導体層（ｎ−ＡｌＧａＡｓおよびｎ−ＡｌＧａＩｎＰ）からなる反射層と、価電子帯のエネルギー不連続量が１１ｍｅＶ以下である２種のｐ型半導体層（ｐ−ＡｌＧａＡｓおよびｐ−ＡｌＧａＩｎＰ）からなる反射層とを備えていればよい。この場合、６２ｍｅＶの伝導帯のエネルギー不連続量は、従来技術の面発光レーザ素子に含まれるｐ型分布ブラッグ反射器を構成する２種の半導体層間における伝導帯のエネルギー不連続量よりも小さい値であり、１１ｍｅＶの価電子帯のエネルギー不連続量は、従来技術の面発光レーザ素子に含まれるｎ型分布ブラッグ反射器を構成する２種の半導体層間における価電子帯のエネルギー不連続量よりも小さい値である。
【０１１５】
そして、より一般的には、実施の形態１による面発光レーザ素子は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９＜ｘ＜１）からなる低屈折率層とＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる高屈折率層とを交互に積層した積層構造からなるｐ型反射層と、そのｐ型反射層中に設けられた選択酸化層とを備えていればよい。
【０１１６】
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９＜ｘ＜１）とＡｌＧａＩｎＰ系材料とは、伝導帯のエネルギー不連続量が小さく（図４の曲線ｋ３，ｋ４参照）、組成傾斜層を設けずに低抵抗なｐ型の反射層１０７を形成し易い。その結果、低屈折率層と高屈折率層との界面にドーピングをしなくても低抵抗な反射層を形成でき、活性層で発振した発振光の光吸収を低減できるからである。
【０１１７】
また、上記においては、選択酸化層１０８，２０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、選択酸化層１０８，２０８は、ｐ−ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ≦１）から構成されていればよい。
【０１１８】
図１０は、図１に示す活性層１０５の近傍の他の断面図である。また、図１１は、図１に示す活性層１０５の近傍のさらに他の断面図である。図１０を参照して、面発光レーザ素子１００の選択酸化層１０８は、反射層１０７の高屈折率層１０７２において発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に設けられてもよい。この場合、選択酸化層１０８を設けた高屈折率層１０７２の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が３π／２となる膜厚に設定される。このように、反射層１０７の構成層における発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。また、図１１を参照して、面発光レーザ素子１００の選択酸化層１０８は、反射層１０７の低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との界面（＝定在波分布の節に対応する界面）に設けられてもよい。
【０１１９】
面発光レーザ素子２００の選択酸化層２０８も、面発光レーザ素子１００の選択酸化層１０８と同様に、反射層２０７の高屈折率層２０７２において発振光の電界の定在波分布の節に対応する位置に設けられてもよく、反射層２０７の低屈折率層２０７１と高屈折率層２０７２との界面（＝定在波分布の節に対応する界面）に設けられてもよい。
【０１２０】
また、面発光レーザ素子１００の選択酸化層１０８は、低屈折率層１０７１または高屈折率層１０７２において、発振光の電界の定在波分布の節と腹との間に設けられてもよく、面発光レーザ素子２００の選択酸化層２０８は、低屈折率層２０７１または高屈折率層２０７２において、発振光の電界の定在波分布の節と腹との間に設けられてもよい。
【０１２１】
そして、一般的には、選択酸化層１０８は、低屈折率層１０７１または高屈折率層２０７２中に設けられていればよく、選択酸化層２０８は、低屈折率層２０７１または高屈折率層２０７２中に設けられていればよい。
【０１２２】
選択酸化層１０８を低屈折率層１０７１および高屈折率層１０７２のいずれに配置しても、また、選択酸化層２０８を低屈折率層２０７１および高屈折率層２０７２のいずれに配置しても、低屈折率層１０７１と高屈折率層１０７２との間の価電子帯のエネルギー不連続量および低屈折率層２０７１と高屈折率層２０７２との間の価電子帯のエネルギー不連続量は、略０ｍｅＶと同程度であり、かつ、選択酸化層１０８，２０８との間の価電子帯エネルギーと近い値となるので、電気抵抗が高くなること無く選択酸化層１０８，２０８を設けることができる。また、選択酸化層１０８，２０８を高屈折率層１０７２，２０７２（ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなる）中に配置した場合、選択酸化層１０８，２０８の周辺の半導体層が一緒に酸化されるのを防止できる。
【０１２３】
［実施の形態２］
図１２は、実施の形態２による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１２を参照して、実施の形態２による面発光レーザ素子３００は、基板３０１と、バッファ層３０２と、反射層３０３，３０７，３０９と、共振器スペーサー層３０４，３０６と、活性層３０５と、選択酸化層３０８と、コンタクト層３１０と、ＳｉＯ２層３１１と、絶縁性樹脂３１２と、ｐ側電極３１３と、ｎ側電極３１４とを備える。なお、面発光レーザ素子３００は、７８０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。
【０１２４】
基板３０１は、ｎ−ＧａＡｓからなる。バッファ層３０２は、ｎ−ＧａＡｓからなり、基板３０１の一主面に形成される。反射層３０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓの対を一周期とした場合、４０．５周期の［ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓ］からなり、バッファ層３０２上に形成される。
【０１２５】
共振器スペーサー層３０４は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、反射層３０３上に形成される。活性層３０５は、ＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層３０４上に形成される。
【０１２６】
共振器スペーサー層３０６は、ノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなり、活性層３０５上に形成される。反射層３０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、８周期の［ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、共振器スペーサー層３０６上に形成される。反射層３０９は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、３４周期の［ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、反射層３０７上に形成される。
【０１２７】
選択酸化層３０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層３０７中に設けられる。そして、選択酸化層３０８は、非酸化領域３０８ａと酸化領域３０８ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【０１２８】
コンタクト層３１０は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層３０９上に形成される。ＳｉＯ２層３１１は、反射層３０３の一部の一主面と、共振器スペーサー層３０４、活性層３０５、共振器スペーサー層３０６、反射層３０７，３０９、選択酸化層３０８およびコンタクト層３１０の端面とを覆うように形成される。
【０１２９】
絶縁性樹脂３１２は、ＳｉＯ２層３１１に接して形成される。ｐ側電極３１３は、コンタクト層３１０の一部および絶縁性樹脂３１２上に形成される。ｎ側電極３１４は、基板３０１の裏面に形成される。
【０１３０】
そして、反射層３０３および反射層３０７，３０９の各々は、活性層３０５で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層３０５に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【０１３１】
図１３は、図１２に示す活性層３０５の近傍の断面図である。なお、図１３においては、面発光レーザ素子３００の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図１３を参照して、反射層３０３は、低屈折率層３０３１と、高屈折率層３０３２とを含む。低屈折率層３０３１は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層３０３２は、ｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓからなる。
【０１３２】
このように、反射層３０３は、低屈折率層３０３１および高屈折率層３０３２のいずれか一方から他方へ組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【０１３３】
低屈折率層３０３１は、膜厚ｄ５を有し、高屈折率層３０３２は、膜厚ｄ６を有する。組成傾斜層を含まない急峻な界面を備えた反射層の場合には、反射層３０３を構成する低屈折率層３０３１の膜厚ｄ５および高屈折率層３０３２の膜厚ｄ６の各々は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝７８０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１３４】
反射層３０７は、低屈折率層３０７１と、高屈折率層３０７２とを含む。低屈折率層３０７１は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層３０７２は、ｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。そして、低屈折率層３０７１および高屈折率層３０７２の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝７８０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１３５】
また、反射層３０９は、低屈折率層３０９１と、高屈折率層３０９２とを含む。低屈折率層３０９１は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層３０９２は、ｐ−（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。そして、低屈折率層３０９１および高屈折率層３０９２の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝７８０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１３６】
面発光レーザ素子３００において、共振器スペーサー層３０４，３０６および活性層３０５は、共振器１５０を構成する。共振器１５０は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が２πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。
【０１３７】
また、誘導放出確率を高めるために、活性層３０５は、共振器１５０（＝共振器スペーサー層３０４，３０６および活性層３０５）内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。
【０１３８】
反射層３０３，３０７は、低屈折率層３０３１，３０７１側がそれぞれ共振器スペーサー層３０４，３０６に接するように構成されており、低屈折率層３０３１，３０７１と共振器スペーサー層３０４，３０６との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。
【０１３９】
また、上述したように、膜厚ｄ５または膜厚ｄ６は、発振光の位相変化量がπ／２になるように設定されるので、低屈折率層３０３１，３０７１，３０９１と高屈折率層３０３２，３０７２，３０９２との界面では、腹と節とが交互に現れる。
【０１４０】
選択酸化層３０８は、反射層３０７において、共振器１５０（＝共振器スペーサー層３０４，３０６および活性層３０５）から４周期目の低屈折率層３０７１中に設けられる。より具体的には、選択酸化層３０８は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。
【０１４１】
そして、選択酸化層３０８を設けた低屈折率層３０７１の膜厚は、発振波長に対する位相変化量が３π／２となる膜厚に設定される。このように、反射層３０７の構成層における発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。
【０１４２】
図１２に示す面発光レーザ素子３００は、図４から図６に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って作製される。そして、図４に示す工程（ａ）においては、バッファ層３０２のｎ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成し、反射層３０３のｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓおよびｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【０１４３】
また、共振器スペーサー層３０４のノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層３０５のＡｌＧａＡｓ／Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【０１４４】
さらに、共振器スペーサー層３０６のノンドープＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、反射層３０７のｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、反射層３０７のｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびシクロジフェニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を原料として形成する。
【０１４５】
さらに、反射層３０９のｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、反射層３０９の（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、フォスフィン（ＰＨ３）およびシクロジフェニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を原料として形成する。
【０１４６】
さらに、選択酸化層３０８のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、コンタクト層３１０のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０１４７】
面発光レーザ素子３００においては、活性層３０５よりも基板３０１に設けられた反射層３０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／ｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓの積層構造からなり、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓの伝導帯とｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓの伝導帯とのエネルギー不連続量は、殆ど０ｍｅＶである（図４の曲線ｋ２参照）。
【０１４８】
したがって、反射層３０３を構成する低屈折率層（＝ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ）と高屈折率層（＝ｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓ）との界面にドーピングする必要がなくなり、活性層３０５で発振した発振光の反射層３０３による光吸収を低減できる。
【０１４９】
また、面発光レーザ素子３００においては、反射層３０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの積層構造からなり、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓの価電子帯とｐ−（Ａｌ０．３９Ｇａ０．６１）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの価電子帯とのエネルギー不連続量は、０．７５ｍｅＶであり、殆ど０ｍｅＶである（図４の曲線ｋ３，ｋ４参照）。また、反射層３０９は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの積層構造からなり、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓの価電子帯とｐ−（Ａｌ０．３Ｇａ０．５９）０．７Ｉｎ０．４９Ｐの価電子帯とのエネルギー不連続量は、約２８ｍｅＶである（図４の曲線ｋ３，ｋ４参照）。そして、選択酸化層３０８は、反射層３０７中に設けられる。
【０１５０】
選択酸化層３０８を反射層３０９ではなく、反射層３０７中に設けることにしたのは、次の理由による。選択酸化層３０８を選択して非酸化領域３０８ａと酸化領域３０８ｂとを形成し、非酸化領域３０８ａを介して活性層３０５に電流を注入する電流狭窄型の面発光レーザ素子３００においては、電流が酸化領域３０８ｂによって狭窄されるため、選択酸化層３０８の両側（＝酸化領域３０８ｂ）で導通面積が減少し、電流を活性層３０５へ注入するときの抵抗が高抵抗化される。したがって、選択酸化層３０８が設けられるヘテロ界面（低屈折率層３０７１／高屈折率層３０７２の界面）の抵抗を低減することは非常に重要である。また、活性層３０５に近い領域では、発振光の電界強度が大きいため、不純物濃度の高い領域が存在すると、発振光が不純物濃度の高い領域で吸収され、発振光の吸収損失が増加するという問題が生じる。
【０１５１】
そこで、このような理由により、価電子帯のエネルギー不連続量が殆ど０ｍｅＶである反射層３０７を活性層３０５に近い領域に配置して発振光の吸収損失を低下させ、かつ、不純物濃度を高くしなくても低抵抗化が可能な反射層３０７に選択酸化層３０８を配置することにしたものである。
【０１５２】
さらに、面発光レーザ素子３００においては、反射層３０７の上側に設けられた反射層３０９は、価電子帯のエネルギー不連続量が約２８ｍｅＶであるｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの積層構造からなるが、これは、屈折率差を相対的に大きく設定できる２種のｐ型半導体層の組合せ（＝ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ）にすることによって、発振光の反射率を高くし、反射層３０９の積層数を相対的に少なくするためである。
【０１５３】
なお、上記においては、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど０ｍｅＶである２種のｎ型半導体層の組合せは、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／ｎ−Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３Ａｓの組合わせであると説明したが、この発明においては、これに限らず、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど０ｍｅＶである２種のｎ型半導体層の組合せは、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／ｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．３６≦ｚ≦０．３８）であってもよい。この場合、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓのとｎ−ＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０．３６≦ｚ≦０．３８）の価電子帯とのエネルギー不連続量の絶対値は、９．５ｍｅＶよりも小さく、反射層３０３の抵抗が上昇することはない。
【０１５４】
また、実施の形態２による面発光レーザ素子は、伝導帯のエネルギー不連続量が殆ど０ｍｅＶである２種のｎ−ＡｌＧａＡｓ系材料からなる反射層３０３を備えていればよい。これによって、反射層３０３を構成する２種のｎ型半導体層の界面にドーピングしなくても反射層３０３の抵抗を低減でき、活性層３０５で発振した発振光の反射層３０３による光吸収を低減できるからである。
【０１５５】
なお、実施の形態２においては、ｎ型の半導体層からなる反射層３０３を反射層３０７，３０９のように２つの反射層により構成し、活性層３０５に近い方の反射層に選択酸化層を設けるようにしてもよい。
【０１５６】
［実施の形態３］
図１４は、実施の形態３による面発光レーザ素子の概略断面図である。図１４を参照して、実施の形態３による面発光レーザ素子４００は、基板４０１と、バッファ層４０２と、反射層４０３，４０７と、共振器スペーサー層４０４，４０６と、活性層４０５と、選択酸化層４０８と、コンタクト層４０９と、ＳｉＯ２層４１０と、絶縁性樹脂４１１と、ｐ側電極４１２と、ｎ側電極４１３とを備える。なお、面発光レーザ素子４００は、８５０ｎｍ帯の面発光レーザ素子である。
【０１５７】
基板４０１は、ｎ−ＧａＡｓからなる。バッファ層４０２は、ｎ−ＧａＡｓからなり、基板４０１の一主面に形成される。反射層４０３は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、７４．５周期の［ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、バッファ層４０２上に形成される。
【０１５８】
共振器スペーサー層４０４は、ノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなり、反射層４０３上に形成される。活性層４０５は、ＧａＡｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの多重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層４０４上に形成される。
【０１５９】
共振器スペーサー層４０６は、ノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓからなり、活性層４０５上に形成される。反射層４０７は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐの対を一周期とした場合、４７周期の［ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ／（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ］からなり、共振器スペーサー層４０６上に形成される。
【０１６０】
選択酸化層４０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、反射層４０７中に設けられる。そして、選択酸化層４０８は、非酸化領域４０８ａと酸化領域４０８ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【０１６１】
コンタクト層４０９は、ｐ−ＧａＡｓからなり、反射層４０７上に形成される。ＳｉＯ２層４１０は、反射層４０３の一部の一主面と、共振器スペーサー層４０４、活性層４０５、共振器スペーサー層４０６、反射層４０７、選択酸化層４０８およびコンタクト層４０９の端面とを覆うように形成される。
【０１６２】
絶縁性樹脂４１１は、ＳｉＯ２層４１０に接して形成される。ｐ側電極４１２は、コンタクト層４０９の一部および絶縁性樹脂４１１上に形成される。ｎ側電極４１３は、基板４０１の裏面に形成される。
【０１６３】
そして、反射層４０３，４０７の各々は、活性層４０５で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層４０５に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【０１６４】
このように、面発光レーザ素子４００のバッファ層４０２、反射層４０３、共振器スペーサー層４０４、活性層４０５、共振器スペーサー層４０６、反射層４０７、選択酸化層４０８およびコンタクト層４０９は、それぞれ、図１に示す面発光レーザ素子１００のバッファ層１０２、反射層１０３、共振器スペーサー層１０４、活性層１０５、共振器スペーサー層１０６、反射層１０７、選択酸化層１０８およびコンタクト層１０９と同じ材料からなるが、反射層４０３，４０７におけるドーピング量が反射層１０３，１０７におけるドーピング量と異なる。
【０１６５】
図１５は、図１４に示す活性層４０５の近傍の断面およびドーピング量を示す図である。図１５においては、面発光レーザ素子４００の発振状態における発振光の電界の強度分布も模式的に示している。図１５を参照して、反射層４０３は、低屈折率層４０３１と、高屈折率層４０３２とを含む。低屈折率層４０３１は、ｎ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層４０３２は、ｎ（Ａｌ０．３１Ｇａ０．６９）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐｓからなる。このように、反射層４０３は、低屈折率層４０３１および高屈折率層４０３２のいずれか一方から他方へ組成が変化する組成傾斜層を含まない。
【０１６６】
低屈折率層４０３１は、膜厚ｄ７を有し、高屈折率層４０３２は、膜厚ｄ８を有する。反射層４０３は、組成傾斜層を含まないので、低屈折率層４０３１の膜厚ｄ７は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝８５０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定され、高屈折率層４０３２の膜厚ｄ８は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝８５０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１６７】
反射層４０７は、低屈折率層４０７１と、高屈折率層４０７２とを含む。低屈折率層４０７１は、ｐ−Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓからなり、高屈折率層４０７２は、ｐ−（Ａｌ０．３７Ｇａ０．６３）０．５１Ｉｎ０．４９Ｐからなる。そして、低屈折率層４０７１および高屈折率層４０７２の各々の膜厚は、ブラッグの多重反射の位相条件を満たすように、レーザ発振波長（λ＝８５０ｎｍ）に対してλ／４ｎに設定される。このλ／４ｎの膜厚は、各半導体層中における発振光の位相変化量がπ／２となる膜厚である。
【０１６８】
面発光レーザ素子４００において、共振器スペーサー層４０４，４０６および活性層４０５は、共振器１６０を構成する。共振器１６０は、これらの半導体層中における発振光の位相変化量が２πとなるように設定されており、一波長共振器構造を形成する。
【０１６９】
また、誘導放出確率を高めるために、活性層４０５は、共振器１６０（＝共振器スペーサー層４０４，４０６および活性層４０５）内における中央部に位置し、かつ、発振光の定在波分布における腹に対応する位置に設けられる。
【０１７０】
反射層４０３，４０７は、低屈折率層４０３１，４０７１側がそれぞれ共振器スペーサー層４０４，４０６に接するように構成されており、低屈折率層４０３１，４０７１と共振器スペーサー層４０４，４０６との界面が発振光の電界の定在波分布における腹となっている。
【０１７１】
また、上述したように、低屈折率層４０３１，４０７１の膜厚ｄ７および高屈折率層４０３２，４０７２の膜厚ｄ８は、発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になるように設定されるので、低屈折率層４０３１，４０７１と高屈折率層４０３２，４０７２との界面では、腹と節とが交互に現れる。
【０１７２】
選択酸化層４０８は、反射層４０７において、共振器１６０（＝共振器スペーサー層４０４，４０６および活性層４０５）から４周期目の低屈折率層４０７１中に設けられる。より具体的には、選択酸化層４０８は、発振波の電界の定在波分布における節に対応する位置に設けられる。
【０１７３】
そして、選択酸化層４０８を設けた低屈折率層４０７１の膜厚は、組成傾斜層４０７３の一部を含めた発振波長に対する位相変化量が３π／２となる膜厚に設定される。このように、反射層４０７の構成層における発振光の位相変化量がπ／２の奇数倍になる場合、多重反射の位相条件を満たすことができる。
【０１７４】
さらに、面発光レーザ素子４００においては、反射層４０３，４０７のうち、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域以外のドーピング量よりも少ない。この場合、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量は、５×１０１７ｃｍ−３であり、発振光の電界の定在波分布の腹に対応する領域以外のドーピング量は、１×１０１８ｃｍ−３である。
【０１７５】
定在波分布の腹は、発振光の電界強度が最も強いため、定在波分布の腹に対応する領域のドーピング量を少なくすることによって反射層４０３，４０７による発振光の光吸収を低減できる。その結果、面発光レーザ素子４００は、高出力な発振光を出射できる。
【０１７６】
なお、図１４に示す面発光レーザそそ４００は、図５から図７に示す工程（ａ）〜工程（ｈ）に従って作製される。この場合、図５に示す工程（ａ）においては、図１５に示すドーピング濃度の分布になるように反射層３０３，３０７が形成される。
【０１７７】
このように、実施の形態３においては、反射層４０３，４０７を構成する低屈折率層４０３１，４０７１および高屈折率層４０３２，４０７２は、低屈折率層４０３１，４０７１および高屈折率層４０３２，４０７２のうち、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域は、それ以外の領域におけるドーピング量よりも少ないドーピング量を有する。
【０１７８】
なお、上記においては、反射層４０３，４０７の両方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少ないと説明したが、この発明においては、これに限らず、反射層４０３，４０７の少なくとも一方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少なければよい。
【０１７９】
また、実施の形態３においては、面発光レーザ素子２００，３００のいずれかにおいて、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量がそれ以外の領域のドーピング量よりも少なくなるようにしてもよく、一般的には、反射層４０３，４０７を構成する材料は何でもよく、反射層４０３，４０７の少なくとも一方において、発振光の電界の定在波分布における腹に対応する領域のドーピング量は、それ以外の領域のドーピング量よりも少なければよい。
【０１８０】
上述した実施の形態１から実施の形態３においては、バッファ層１０２，２０２，３０２，４０２、反射層１０３，１０７，２０３，２０７，３０３，３０７，３０９，４０３，４０７、共振器スペーサー層１０４，１０６，２０４，２０６，３０４，３０６，４０４，４０６、選択酸化層１０８，２０８，３０８，４０８およびコンタクト層１０９，２０９，３１０，４０９は、ＭＯＣＶＤ法によって形成されると説明したが、この発明においては、これに限らず、バッファ層１０２，２０２，３０２，４０２、反射層１０３，１０７，２０３，２０７，３０３，３０７，３０９，４０３，４０７、共振器スペーサー層１０４，１０６，２０４，２０６，３０４，３０６，４０４，４０６、選択酸化層１０８，２０８，３０８，４０８およびコンタクト層１０９，２０９，３１０，４０９は、分子線結晶成長法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）等のその他の結晶成長法を用いて形成されてもよい。
【０１８１】
［応用例］
図１６は、図１に示す面発光レーザ素子１００を用いた面発光レーザアレイの平面図である。図１６を参照して、面発光レーザアレイ６００は、２４個の面発光レーザ素子１００を所定の間隔で略菱形に配列した構造からなる。
【０１８２】
上述したように、面発光レーザ素子１００は、活性層１０５で発振光の吸収損失を効果的に低減することができるので、面発光レーザアレイ６００は、高出力な発振光を出射できる。
【０１８３】
なお、面発光レーザアレイ６００は、面発光レーザ素子１００に代えて面発光レーサ素子２００，３００，４００のいずれかを備えていてもよい。
【０１８４】
図１７は、図１に示す面発光レーザ素子１００または図１６に示す面発光レーザアレイ６００を用いた電子写真システムの概略図である。図１７を参照して、電子写真システム７００は、感光ドラム７０１と、光学走査系７０２と、書き込み光源７０３と、同期制御回路７０４とを備える。
【０１８５】
感光ドラム７０１は、同期制御回路７０４からの制御に従って、光学走査系７０２からの成形ビームによって潜像を形成する。光学走査系７０２は、ポリゴンミラーおよびレンズ収束系からなり、同期制御回路７０４からの制御に従って、書き込み光源７０３からのレーザ光を感光ドラム７０１上に集光する。
【０１８６】
書き込み光源７０３は、面発光レーザ素子１００または面発光レーザアレイ６００からなり、同期制御回路７０４からの制御に従って高出力なレーザ光を発振し、その発振したレーザ光を光学走査系７０２へ出射する。同期制御回路７０４は、感光ドラム７０１、光学走査系７０２および書き込み光源７０３を制御する。
【０１８７】
上述したように、面発光レーザ素子１００および面発光レーザアレイ６００は、高出力なレーザ光を発振可能であるので、電子写真システム７００においては、高速書き込みが可能であり、さらに、高精細な画像を得ることができる。
【０１８８】
図１８は、図１に示す面発光レーザ素子１００を用いた光通信システムの概略図である。図１８を参照して、光通信システム８００は、機器８１０，８２０と、光ファイバアレイ８３０とを備える。
【０１８９】
機器８１０は、駆動回路８１１と、レーザアレイモジュール８１２とを含む。駆動回路８１１は、レーザアレイモジュール８１２を駆動する。レーザアレイモジュール８１２は、面発光レーザ素子１００を１次元に配列したアレイモジュールからなる。そして、１次元に配列された複数の面発光レーザ素子１００は、光ファイバアレイ８３０の各光ファイバに連結されている。
【０１９０】
レーザアレイモジュール８１２は、駆動回路８１１によって駆動されると、高出力なレーザ光を発振し、送信信号を光信号に変換して光ファイバアレイ８３０を介して機器８２０へ送信する。なお、光通信システム８００においては、１次元に配列された複数の面発光レーザ素子１００は、「面発光レーザアレイ」を構成する。
【０１９１】
機器８２０は、フォトダイオードアレイモジュール８２１と、信号検出回路８２２とを含む。フォトダイオードアレイモジュール８２１は、１次元に配列された複数のフォトダイオードからなる。そして、複数のフォトダイオードは、光ファイバアレイ８３０の各ファイバに連結されている。したがって、フォトダイオードアレイモジュール８２１の各フォトダイオードは、各光ファイバを介してレーザアレイモジュール８１２の各面発光レーザ素子１００に接続されている。
【０１９２】
フォトダイオードアレイモジュール８２１は、光ファイバアレイ８３０から光信号を受信し、その受信した光信号を電気信号に変換する。そして、フォトダイオードアレイモジュール８２１は、その変換した電気信号を受信信号として信号検出回路７２２へ出力する。信号検出回路８２２は、フォトダイオードアレイモジュール８２１から受信信号を受け、その受けた受信信号を検出する。
【０１９３】
光ファイバアレイ８３０は、機器８１０のレーザアレイモジュール８１２を機器８２０のフォトダイオードアレイモジュール８２１に連結する。
【０１９４】
上述したように、面発光レーザ素子１００は、高出力なレーザ光を出射できるので、機器８１０は、伝送誤りを少なくして信号を機器８２０へ送信できる。その結果、光通信システム８００の信頼性を向上できる。
【０１９５】
なお、光通信システム８００においては、並列光インターコネクションシステムを例に説明したが、この発明による光通信システムは、これに限られず、単一の面発光レーザ素子１００を用いたシリアル伝送システムであってもよい。
【０１９６】
また、機器間の他にも、ボード間、チップ間およびチップ内インターコネクション等に応用してもよい。
【０１９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子に適用される。また、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた電子写真システムに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光インターコネクションシステムに適用される。さらに、この発明は、発振光の吸収を低減可能な面発光レーザ素子、またはそれを備えた面発光レーザアレイを用いた光通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】この発明の実施の形態１による面発光レーザ素子の概略断面図である。
【図２】図１に示す反射層の一部の断面図である。
【図３】図１に示す活性層の近傍の断面図である。
【図４】エネルギーレベルと、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓまたは（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５１Ｉｎ０．４９ＰにおけるＡｌモル量ｘとの関係を示す図である。
【図５】図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第１の工程図である。
【図６】図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第２の工程図である。
【図７】図１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第３の工程図である。
【図８】実施の形態１による面発光レーザ素子の他の概略断面図である。
【図９】図８に示す活性層の近傍の断面図である。
【図１０】図１に示す活性層の近傍の他の断面図である。
【図１１】図１に示す活性層の近傍のさらに他の断面図である。
【図１２】実施の形態２による面発光レーザ素子の概略断面図である。
【図１３】図１２に示す活性層の近傍の断面図である。
【図１４】実施の形態３による面発光レーザ素子の概略断面図である。
【図１５】図１４に示す活性層の近傍の断面およびドーピング量を示す図である。
【図１６】図１に示す面発光レーザ素子１００を用いた面発光レーザアレイの平面図である。
【図１７】図１に示す面発光レーザ素子または図１６に示す面発光レーザアレイを用いた電子写真システムの概略図である。
【図１８】図１に示す面発光レーザ素子を用いた光通信システムの概略図である。
【符号の説明】
【０２００】
１００，２００，３００，４００  面発光レーザ素子、１０１，２０１，３０１，４０１  基板、１０２，２０２，３０２，４０２  バッファ層、１０３，１０７，２０３，２０７，３０３，３０７，３０９，４０３，４０７  反射層、１０４，１０６，２０４，２０６，３０４，３０６，４０４，４０６  共振器スペーサー層、１０５，２０５，３０５，４０５  活性層、１０８，２０８，３０８，４０８  選択酸化層、１０８ａ，２０８ａ，３０８ａ，４０８ａ  非酸化領域、１０８ｂ，２０８ｂ，３０８ｂ，４０８ｂ  酸化領域、１０９，２０９，３１０，４０９  コンタクト層、１１０，２１０，３１１，４１０  ＳｉＯ２層、１１１，２１１，３１２，４１１  絶縁性樹脂、１１２，２１２，３１３，４１２  ｐ側電極、１１３，２１３，３１４，４１３  ｎ側電極、１３０  レジストパターン、１２０，１４０，１５０，１６０  共振器、６００  面発光レーザアレイ、７００  電子写真システム、７０１  感光ドラム、７０２  光学走査系、７０３  書き込み光源、７０４  同期制御回路、８００  光通信システム、８１０，８２０  機器、８１１  駆動回路、８１２  レーザアレイモジュール、８２１  フォトダイオードアレイモジュール、８２２  信号検出回路、８３０  光ファイバアレイ、１０３１，１０７１，２０３１，２０７１，３０３１，３０７１，４０３１，４０７１  低屈折率層、１０３２，１０７２，２０３２，２０７２，３０３２，３０７２，４０３２，４０７２  高屈折率層。
【図４】
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【図８】
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【図１２】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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